CN112027650A - 柔性内凹件抓取机械手、抓取方法、分离机构及分离方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种柔性内凹件抓取机械手、抓取方法、分离机构及分离方法，柔性内凹件抓取机械手包括支撑座、滑动穿设于支撑座中的滑杆、连接于滑杆上的随动座、以及沿支撑座周向铰接布设的至少三组手爪，所述手爪由铰接于其上的链接板与随动座铰接，且手爪末端套设柔性套，滑动滑杆以牵引手爪间内拢或外扩，外扩时于柔性套间形成柔性内凹件外撑结构；分离机构包括柔性内凹件抓取机械手、用于放置堆垛柔性内凹件的堆垛放置架、以及设置于堆垛放置架出料口处的柔性分离刷。本发明采用该抓取机械手，构思巧妙，设计科学合理，能够实现对柔性内凹件的稳定可靠抓取，以满足实际生产需求。

Description

柔性内凹件抓取机械手、抓取方法、分离机构及分离方法

技术领域

本发明涉及柔性内凹件抓取用装置技术领域，尤其涉及一种柔性内凹件抓取机械手、抓取方法、分离机构及分离方法。

背景技术

现有柔性材质物体在其生产过程中，需要根据实际加工要求，进行柔性材质物体于各工序间的抓取转移，以保证整个生产过程的顺畅进行，例如，用于大规模育苗的营养钵，其厚度较薄，厂家生产出来时，通常是几十上百个套在一起进行包装，在使用前需要把套在一起的营养钵逐一分离出来，以为后续单个营养钵的自动化装土育苗打下基础，但是，对其进行抓取分离时，往往存在如下问题：

1、由于营养钵本身为柔性材质，且较薄，故采用现有机械手(例如，申请日为2018.07.24，公开号为CN108656147A，发明名称为“一种自适应机械手爪”的中国专利中公开的机械手爪)，难以通过外夹方式实现对柔性材质物体的稳定可靠夹取；

2、为实现对堆垛营养钵(即套装在一起的多个营养钵)的抓取分离，现有技术中还采用吸盘吸附方式进行营养钵的抓取，然而，实际操作时，对于粉尘较多的工作场合，吸盘吸附容易受到干扰，故不能保证对柔性材质物体的可靠吸附，另外，吸附时也易将堆叠的多个柔性材质物体同时吸起，导致分离效果较差，影响加工效率。

因此，为解决现有技术中存在的问题，满足实际生产需求，我司进行了相应研发。

发明内容

本发明的主要目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种构思巧妙，设计科学合理，能够实现对柔性内凹件的稳定可靠抓取，以满足实际生产需求的柔性内凹件抓取机械手、抓取方法、分离机构及分离方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：柔性内凹件抓取机械手，其中所述柔性内凹件抓取机械手包括支撑座、滑动穿设于支撑座中的滑杆、连接于滑杆上的随动座、以及沿支撑座周向铰接布设的至少三组手爪，所述手爪由铰接于其上的链接板与随动座铰接，且手爪末端套设柔性套，滑动滑杆以牵引手爪间内拢或外扩，外扩时于柔性套间形成柔性内凹件外撑结构，由支撑座、滑杆、随动座、至少三组手爪和链接板相配合构成可开合式机械手结构，并结合手爪末端设置的柔性套，形成了对于柔性内凹件稳定可靠的外撑式抓取方式，以有效解决柔性内凹件采用现有机械手直接外夹抓取，因其自身质地较软，故不容易可靠外夹，而采用吸附方式抓取，则易因外界环境恶劣导致不能可靠吸附的问题。

进一步地，所述支撑座与随动座共轴线设置，至少三组所述手爪完全内拢后，所述手爪末端间所处外径小于其始端间所处外径，至少三组手爪完全内拢后，手爪间呈现的该状态结构，既使得该机械手可适用于多种规格柔性内凹件的抓取，又使其内拢后体积较小，方便存放。

进一步地，所述支撑座上沿其圆周方向布设衔接耳一，所述衔接耳一上铰接手爪。

进一步地，所述滑杆末端还衔接一中心顶杆。

进一步地，所述随动座上沿其圆周方向布设衔接耳二，所述衔接耳二与链接板远离手爪的一端铰接。

进一步地，所述柔性套设置为弹簧硅胶套(橡胶套)、钢丝硅胶套(橡胶套)或者柔性硅胶棒。

进一步地，所述中心顶杆远离滑杆的一端设置抓手圆顶板，通过中心顶杆和抓手圆顶板的配合结构，可在柔性内凹件抓取机械手进行抓取时，对其与待抓取柔性内凹件间提供一硬性支撑定位，以保证手爪对柔性内凹件的良好外撑抓取。

一种根据上述柔性内凹件抓取机械手的抓取方法，其中所述抓取方法为，

S1、于支撑座中滑动滑杆，以内拢手爪；

S2、将柔性内凹件抓取机械手置于柔性内凹件的内凹区域；

S3、反向滑动滑杆，手爪向靠近支撑座方向移动且绕其与支撑座间的铰接点转动外扩，使柔性套与柔性内凹件成曲面接触并将其内凹区域侧壁外撑，在两者间摩擦力的作用下，完成对柔性内凹件的抓取。

采用上述抓取方法，能够通过手爪和柔性套的组合创新，形成对柔性内凹件内凹区域合理的多点撑开布设，以及摩擦力辅助下的稳定可靠外撑，从而满足了对柔性内凹件的方便高效抓取。

进一步地，还包括步骤，由中心顶杆上的抓手圆顶板，压抵于柔性内凹件的内凹区域底壁上，该动作在步骤S2之后进行。

分离机构，其中所述分离机构包括上述的柔性内凹件抓取机械手。

进一步地，所述分离机构还包括用于放置堆垛柔性内凹件的堆垛放置架、以及设置于堆垛放置架出料口处的柔性分离刷，所述柔性内凹件抓取机械手由堆垛放置架出料口处逐一抓取柔性内凹件，而柔性分离刷则将被抓取柔性内凹件外侧壁上粘附的其余柔性内凹件刷离，由堆垛放置架进行待分离堆垛柔性内凹件的放置，而柔性分离刷则在柔性内凹件抓取机械手逐一取件过程中，辅助分离被抓取件上粘附的其余堆叠件，以保证堆垛柔性内凹件逐一分离过程的顺利进行。

进一步地，所述柔性内凹件抓取机械手还通过一夹爪调整模组驱动靠近或远离堆垛放置架，夹爪调整模组带着柔性内凹件抓取机械手移动，以实现对堆垛放置架中，柔性内凹件的逐一抓取转移。

进一步地，所述柔性内凹件抓取机械手和堆垛放置架均并列设置多组，且柔性内凹件抓取机械手和堆垛放置架一一对应，多组柔性内凹件抓取机械手和堆垛放置架的配合，使得该分离机构能够同时实现多组柔性内凹件的同时抓取分离，提高生产效率。

进一步地，多组所述柔性内凹件抓取机械手的滑杆上均连接夹爪接头，多组所述夹爪接头间通过一连杆串联，形成成列柔性内凹件抓取机械手。

进一步地，成列所述柔性内凹件抓取机械手中的连杆衔接于一夹爪开合气缸模块的输出端，由夹爪开合气缸模块带动成列柔性内凹件抓取机械手同步动作。

进一步地，成列所述柔性内凹件抓取机械手并排设置多列，形成成排成列柔性内凹件抓取机械手，其中各连杆均衔接于同一夹爪开合气缸模块的输出端，由同一夹爪开合气缸模块带动成排成列柔性内凹件抓取机械手同步动作，实现批量堆垛柔性内凹件的同时逐一抓取，成排成列柔性内凹件抓取机械手的结构设计，进一步提高了该分离机构的生产效率，使其能够进行批量堆垛柔性内凹件的高效分离操作。

进一步地，所述堆垛放置架处还设置一堆垛调整模块，由堆垛调整模块将堆垛放置架内堆垛柔性内凹件中的待抓取件调整至抓取工位。

进一步地，所述堆垛放置架包括支撑框、以及于支撑框上布设的至少三组立柱，至少三组所述立柱间围绕形成堆垛柔性内凹件放置区，且相邻立柱间的间距小于柔性内凹件的直径，支撑框和至少三组立柱的配合、以及相邻立柱间间距的设计，即实现了对堆垛柔性内凹件的良好放置，以保证后续堆垛分离过程的顺利进行。

进一步地，所述支撑框设置为正多边形支撑框。

进一步地，所述支撑框设置为正方形框架，所述正方形框架每组边框的中点处分别设置一组立柱，由四组立柱相围绕形成堆垛柔性内凹件放置区，正方形框架及四组立柱形成的放置区结构，其利用正方形内接圆原理，将堆垛柔性内凹件限定于放置区中。

进一步地，多组所述堆垛放置架中的任意相邻两组之间共用一组支撑框边框和立柱，形成成列堆垛放置架。

进一步地，成列所述堆垛放置架设置于一承载框上，所述承载框连接于堆垛调整模块的输出端。

进一步地，成列所述堆垛放置架并排设置多列，其中任意相邻两列之间共用一列支撑框边框和立柱，形成成排成列堆垛放置架，任意相邻两组堆垛放置架间共用一组支撑框边框和立柱的布局方式，在保证了堆垛放置架强度的同时，节省了材料，整体重量也最轻。

进一步地，成排成列所述堆垛放置架均设置于同一承载框上，所述承载框连接于堆垛调整模块的输出端。

一种根据上述分离机构的堆垛柔性内凹件分离方法，其中所述堆垛柔性内凹件分离方法为，柔性内凹件抓取机械手抓取柔性内凹件过程中，手爪外扩后，柔性套即对抓取的柔性内凹件产生一外撑力，其内凹区域侧壁外扩形变，此时由柔性内凹件抓取机械手带着该柔性内凹件移动时，将使后一柔性内凹件自动产生脱离趋势，堆垛柔性内凹件间外扩分离。

进一步地，在外扩分离前，由于柔性内凹件抓取机械手中的抓手圆顶板对柔性内凹件的内凹区域底壁进行压抵，将使其内凹区域侧壁向靠近中心顶杆聚拢，该柔性内凹件内拢变形，与后一柔性内凹件的侧壁产生分离趋势，堆垛柔性内凹件间内拢分离，与外扩分离相配合，形成堆垛柔性内凹件间的一级分离。

进一步地，所述柔性分离刷于堆垛放置架出料口处，拦截刷离被抓取柔性内凹件外侧壁上粘附的其余柔性内凹件，实现堆垛柔性内凹件间的二级分离。

进一步地，对于竖直放置在堆垛放置架中的堆垛柔性件，由所述柔性内凹件抓取机械手逐一向上提升柔性内凹件时，被提升柔性内凹件外侧壁上粘附的其余柔性内凹件将在重力作用下脱离，形成堆垛柔性内凹件间的重力分离。

上述对于堆垛柔性内凹件的多级分离方法的配合，实现了批量堆垛柔性内凹件的逐一抓取和分离，填补了现有堆垛柔性内凹件间不易逐一抓取分离的技术空白，实用性强，应用前景较广。

一种根据上述分离机构的堆垛柔性内凹件拆垛方法，其中所述堆垛柔性内凹件拆垛方法为：

步骤一、放置于堆垛放置架上的堆垛柔性内凹件，由堆垛调整模块调节至抓取工位；

步骤二、夹爪开合气缸模块控制柔性内凹件抓取机械手中的手爪内拢，该过程中，夹爪调整模组驱动柔性内凹件抓取机械手向抓取工位处移动，直至中心顶杆上的抓手圆顶板压抵于柔性内凹件的内凹区域底壁上，且内拢后的手爪被置于柔性内凹件的内凹区域；

步骤三、由夹爪开合气缸模块控制柔性内凹件抓取机械手的手爪外扩，抓取柔性内凹件；

步骤四、夹爪调整模组驱动柔性内凹件抓取机械手向远离抓取工位方向移动，于堆垛放置架出料口处，柔性分离刷将被抓取柔性内凹件外侧壁上粘附的其余柔性内凹件刷离；

步骤五、夹爪开合气缸模块控制柔性内凹件抓取机械手将抓取的柔性内凹件放置于其存放治具上，完成堆垛柔性内凹件中一组柔性内凹件的拆垛抓取；

步骤六、重复上述步骤一至步骤五，实现堆垛柔性内凹件中柔性内凹件的逐一拆垛抓取。

本发明具有的优点和积极效果是：

(1)由支撑座、滑杆、随动座、至少三组手爪和链接板相配合构成可开合式机械手结构，并结合手爪末端设置的柔性套，形成了对于柔性内凹件稳定可靠的外撑式抓取方式，以有效解决柔性内凹件采用现有机械手直接外夹抓取，因其自身质地较软，故不容易可靠外夹，而采用吸附方式抓取，则易因外界环境恶劣导致不能可靠吸附的问题。

(2)通过手爪和柔性套的组合创新，形成对柔性内凹件内凹区域合理的多点撑开布设，以及摩擦力辅助下的稳定可靠外撑，从而满足了对柔性内凹件的方便高效抓取。

(3)任意相邻两组堆垛放置架间共用一组支撑框边框和立柱的布局方式，在保证了堆垛放置架强度的同时，节省了材料，整体重量也最轻。

(4)对于堆垛柔性内凹件的多级分离方法的配合，实现了批量堆垛柔性内凹件的逐一抓取和分离，填补了现有堆垛柔性内凹件间不易逐一抓取分离的技术空白，实用性强，应用前景较广。

附图说明

图1是本发明中柔性内凹件抓取机械手的结构示意图。

图2是本发明中分离机构的结构示意图。

图3是柔性内凹件抓取机械手设置于分离机构中时的结构示意图。

图4是图3中中心顶杆和抓手圆顶板压抵于柔性内凹件的内凹区域底壁时的结构示意图(此时，柔性内凹件抓取机械手中的手爪处于打开状态)。

图5是成排成列堆垛放置架的一种结构示意图(其中支撑框采用正方形框架)。

图6是成排成列堆垛放置架的另一种结构示意图(其中支撑框采用正三角形框架)。

图7是图2中柔性分离刷部分的局部放大结构示意图。

图8是本发明中控制器与各电性部件间的控制关系框图。

图中：柔性内凹件抓取机械手1，支撑座11，滑杆12，随动座13，手爪14，链接板15，柔性套16，中心顶杆17，抓手圆顶板18，夹爪接头19，堆垛放置架2，支撑框21，立柱22，柔性分离刷3，夹爪调整模组4，堆垛调整模块5，连杆6，夹爪开合气缸模块7，衔接板71，承载框8。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合具体实施例和附图对本发明进行进一步的描述。

实施例一

如图1所示，柔性内凹件抓取机械手1，包括支撑座11、滑动穿设于支撑座11中的滑杆12、连接于滑杆12上的随动座13、以及沿支撑座11周向铰接布设的至少三组手爪14，手爪14由铰接于其上的链接板15与随动座13铰接，且手爪14末端套设柔性套16，滑动滑杆12以牵引手爪14间内拢或外扩，外扩时于柔性套16间形成柔性内凹件外撑结构。

其中，柔性内凹件可为营养钵等柔性材质的凹面物体，在对前述柔性材质的凹面物体进行抓取时，可采用本申请中的柔性内凹件抓取机械手1，使其手爪14由柔性材质的凹面物体的内凹腔中撑开，此时，柔性套16压抵于柔性材质的凹面物体的内侧壁上，对其侧壁形成向外扩开的趋势，实现对其的外撑抓取，当然，对于柔性材质的凸面物体，本申请中的抓取机械手也可以在其柔性套16与柔性材质的凸面物体间摩擦力的辅助下，采用外夹式方式对柔性材质的凸面物体进行可靠抓取。

具体地，至少三组手爪14沿支撑座11的圆周方向均布铰接，支撑座11、手爪14、链接板15和随动座13间形成四连杆6结构，以在滑杆12于支撑座11中滑动时，实现柔性内凹件抓取机械手1的开合动作；柔性套16套设于手爪14末端的连接方式，使得该机械手长期使用柔性套16被磨损后，仅进行柔性套16的更换，而其手爪14等部分则仍能继续应用，从而延长了该机械手的使用寿命，降低了成本，同时，也可根据抓取的柔性材质物体的材料，匹配更换相应的柔性套16，进一步提高了该机械手的适用范围，实用性强。

另外，本申请中的柔性内凹件抓取机械手1，采用机械手与柔性套16的组合创新，实现了对柔性材质物体(柔性内凹件和柔性材质的凸面物体)的方便可靠抓取，使得无论待抓取的柔性材质物体为何种角度摆置(竖直、水平或者呈一定角度摆放)，本申请中的机械手都能够实现对该柔性材质物体的抓取，从而有效避免采用现有吸附方式，在所处场合环境恶劣(粉尘较多等)时，难以保证对柔性材质物体的可靠吸附，以及采用现有机械手不方便抓取柔性材质物体的问题。

进一步地，支撑座11与随动座13共轴线设置，至少三组手爪14完全内拢后，手爪14末端间所处外径小于其始端间所处外径。

具体地，为实现至少三组手爪14完全内拢后，其末端间所处外径小于始端间所处外径，可使手爪14于支撑座11上铰接处的铰接点至支撑座11轴线的径向距离a，大于链接板15于随动座13上铰接处的铰接点至随动座13轴线的径向距离b，且链接板15的长度与径向距离b之和大于径向距离a。

进一步地，支撑座11上沿其圆周方向布设衔接耳一，衔接耳一上铰接手爪14，随动座13上沿其圆周方向布设衔接耳二，衔接耳二与链接板15远离手爪14的一端铰接。

具体地，衔接耳一和衔接耳二的设置数目及位置均与手爪14一一对应。

进一步地，柔性套16设置为弹簧硅胶套(橡胶套)、钢丝硅胶套(橡胶套)或者柔性硅胶棒。

具体地，柔性套16可套设于手爪14末端，其于手爪14末端上的套设长度、以及柔性套16与待抓取的柔性材质物体间的接触长度，需根据其自身材质的摩擦系数及待抓取的柔性材质物体间的摩擦性能，具体确定出最佳套设长度范围，以保证抓取效果较佳，一般而言，对于营养钵抓取时，柔性套16与营养钵内壁面的接触长度值，为2/3营养钵的高度值。

实施例二

如图1所示，与实施例一的区别在于，进一步地，滑杆12末端还衔接一中心顶杆17，中心顶杆17远离滑杆12的一端设置抓手圆顶板18。

其中，也可于滑杆12末端直接设置抓手圆顶板18，此时，滑杆12末端应延伸出手爪14内拢或外扩后其末端所在平面，以保证在进行柔性内凹件抓取时，抓手圆顶板18能够先压抵于待抓取柔性内凹件的内凹区域底壁上，为手爪14的抓取操作提供一硬性支撑定位。

实施例三

如图1所示，一种根据实施例一和实施例二所述柔性内凹件抓取机械手1的抓取方法，其中抓取方法为：

S1、于支撑座11中滑动滑杆12，以内拢手爪14；

S2、将柔性内凹件抓取机械手1置于柔性内凹件的内凹区域；

S3、反向滑动滑杆12，手爪14向靠近支撑座11方向移动且绕其与支撑座11间的铰接点转动外扩，使柔性套16与柔性内凹件成曲面接触并将其内凹区域侧壁外撑，在两者间摩擦力的作用下，完成对柔性内凹件的抓取。

具体地，在手爪14外扩过程中，手爪14存在两个动作，其既绕支撑座11的铰接点处产生一旋转趋势，对柔性内凹件的内凹区域侧壁进行外撑，又随滑杆12产生一移动动作，通过柔性内凹件的内凹区域侧壁提升其整体，另外，手爪14对柔性内凹件的内凹区域侧壁撑开后，因其自身材质及柔性内凹件材质作用(两者都为柔性材质，在手爪14带着柔性套16动作时，两者间会因挤压作用产生形变)，两者间呈曲面接触，故增大了手爪14与柔性内凹件间的摩擦力，可实现对柔性内凹件的可靠抓取操作。

进一步地，还包括步骤，由中心顶杆17上的抓手圆顶板18，压抵于柔性内凹件的内凹区域底壁上，该动作在步骤S2之后进行。

实施例四

如图2、图3、图4和图7所示，分离机构，包括实施例一和实施例二所述的柔性内凹件抓取机械手1。

进一步地，分离机构还包括用于放置堆垛柔性内凹件的堆垛放置架2、以及设置于堆垛放置架2出料口处的柔性分离刷3，柔性内凹件抓取机械手1由堆垛放置架2出料口处逐一抓取柔性内凹件，而柔性分离刷3则将被抓取柔性内凹件外侧壁上粘附的其余柔性内凹件刷离。

具体地，为了既能实现对被抓取的柔性内凹件外侧壁上粘附的其余柔性内凹件的刷离，又不影响柔性内凹件抓取机械手1的正常抓取操作，需调试保证柔性分离刷3刷去粘附件的摩擦力，小于对被抓取的柔性内凹件的抓取摩擦力，对于柔性分离刷3摩擦力的调试，可通过调整柔性分离刷3的直径规格、于出料口处的设置数量、其端部延伸至出料口中的长度、以及对其具体材质的选用等考量实现。

进一步地，柔性内凹件抓取机械手1还通过一夹爪调整模组4驱动靠近或远离堆垛放置架2。

具体地，夹爪调整模组4可采用现有的升降缸结构(具体可为气动缸、液压缸、电动缸或者油缸中的一种)，由其活塞杆输出端固定连接柔性内凹件抓取机械手1中的支撑座11，或者采用现有的链条链轮传动升降结构、带传动升降结构、齿轮齿条升降结构、滚珠丝杠升降结构等，当然，为了进一步配合实际需要，进行分离后柔性内凹件于空间中的转移，也可匹配设计三坐标转移机械结构，在此不再拓展延伸。

进一步地，堆垛放置架2处还设置一堆垛调整模块5，由堆垛调整模块5将堆垛放置架2内堆垛柔性内凹件中的待抓取件调整至抓取工位。

具体地，堆垛调整模块5可采用现有技术的升降缸结构(具体可为气动缸、液压缸、电动缸或者油缸中的一种)，或者采用现有的链条链轮传动升降结构、带传动升降结构、齿轮齿条升降结构、滚珠丝杠升降结构等。

实施例五

如图2、图3、图4和图7所示，与实施例四的区别在于，进一步地，柔性内凹件抓取机械手1和堆垛放置架2均并列设置多组，且柔性内凹件抓取机械手1和堆垛放置架2一一对应。

具体地，多组柔性内凹件抓取机械手1中的支撑座11，均固定于一安装板上，且柔性内凹件抓取机械手1中的其他部分滑动穿设于安装板上，安装板固定于夹爪调整模组4的输出端。

进一步地，多组柔性内凹件抓取机械手1的滑杆12上均连接夹爪接头19，多组夹爪接头19间通过一连杆6串联，形成成列柔性内凹件抓取机械手1。

进一步地，成列柔性内凹件抓取机械手1中的连杆6衔接于一夹爪开合气缸模块7的输出端，由夹爪开合气缸模块7带动成列柔性内凹件抓取机械手1同步动作。

进一步地，并列设置的多组堆垛放置架2形成成列堆垛放置架，成列堆垛放置架设置于一承载框8上，承载框8连接于堆垛调整模块5的输出端。

实施例六

如图2、图3、图4和图7所示，与实施例五的区别在于，进一步地，成列柔性内凹件抓取机械手1并排设置多列，形成成排成列柔性内凹件抓取机械手1，其中各连杆6均衔接于同一夹爪开合气缸模块7的输出端，由同一夹爪开合气缸模块7带动成排成列柔性内凹件抓取机械手1同步动作，实现批量堆垛柔性内凹件的同时逐一抓取。

具体地，夹爪接头19采用鱼眼接头、万向节或者其它具有万向作用(或者能够实现角度调节作用)的结构，以调整同列柔性内凹件抓取机械手1的竖直位置，方便连杆6对同列柔性内凹件抓取机械手1的串联；连杆6可为光轴，夹爪开合气缸模块7设置于安装板上，且夹爪开合气缸模块7可设置为包括伸缩气缸、以及连接于伸缩气缸输出端的衔接板71，衔接板71卡紧于连杆6上，以在伸缩气缸伸缩时，使得连杆6随之移动，由连杆6带动多组柔性内凹件抓取机械手1同步开合动作，实现对多组堆垛柔性内凹件中柔性内凹件的同时逐一抓取，其中，衔接板71可采用具有F型调整块的安装板或者其它能够实现水平及竖直方向调整的结构，以通过安装板上F型调整块的水平槽，调整相邻连杆6间的水平方向安装间隙，通过安装板上F型调整块的竖直槽孔，调整相邻连杆6间的竖直方向安装位置，保证成排成列柔性内凹件抓取机械手1与夹爪开合气缸模块7间的良好组装，采用夹爪接头19、连杆6和衔接板71相配合的结构，使得成排成列柔性内凹件抓取机械手1能够同时开合，既保证了成排成列柔性内凹件抓取机械手1工作时的同步性，又降低了加工成本。

进一步地，相对应成排成列柔性内凹件抓取机械手1，成列堆垛放置架并排设置多列，形成成排成列堆垛放置架。

进一步地，成排成列堆垛放置架均设置于同一承载框8上，承载框8连接于堆垛调整模块5的输出端。

另外，如图8所示，为进一步提高该分离机构的自动化程度，还可设置一控制器，控制器电性连接夹爪调整模组4、堆垛调整模块5和夹爪开合气缸模块7，控制器与前述部件间具体的电性连接方式、控制原理及电性连接结构均为现有技术，故不再详细赘述。

上述成排成列柔性内凹件抓取机械手1和成列堆垛放置架的结构设计，可实现对多排多列堆垛柔性内凹件的同时逐一抓取，以根据实际生产需求，满足批量堆垛柔性内凹件的高效分离。

实施例七

如图5和图6所示，与实施例四至实施例六的区别在于，进一步地，堆垛放置架2包括支撑框21、以及于支撑框21上布设的至少三组立柱22，至少三组立柱22间围绕形成堆垛柔性内凹件放置区，且相邻立柱22间的间距小于柔性内凹件的直径。

具体地，该堆垛放置架2采用上述结构，可适用于柔性内凹件为锥状、圆台状或柱状等结构时。

进一步地，支撑框21设置为正多边形支撑框21。

具体地，支撑框21可采用正三角形、正方形、正五边形或者正六边形等结构。

进一步地，支撑框21设置为正方形框架，正方形框架每组边框的中点处分别设置一组立柱22，由四组立柱22相围绕形成堆垛柔性内凹件放置区。

进一步地，多组堆垛放置架2中的任意相邻两组之间共用一组支撑框21边框和立柱22，形成成列堆垛放置架。

进一步地，成列堆垛放置架并排设置多列，其中任意相邻两列之间共用一列支撑框21边框和立柱22，形成成排成列堆垛放置架。

具体地，优选多组堆垛放置架2中的支撑框21为正方形框架，该形状的框架在相邻两组之间共用一组边框和立柱22时，能够使得成排成列堆垛放置架中的堆垛柔性内凹件成排成列共线布设，方便柔性内凹件机械手对其夹取，而其他形状的框架，形成成排成列堆垛放置架时，相邻堆垛柔性内凹件不共线，需相应布局成排成列柔性内凹件机械手位置，并配合设计相应串联结构，或者通过传感器组件和三坐标转移机械结构的配合，保证其同步动作，结构复杂，成本较高。

实施例八

如图2-图8所示，一种根据实施例四至实施例七所述的分离机构的堆垛柔性内凹件分离方法，其中堆垛柔性内凹件分离方法为，柔性内凹件抓取机械手1抓取柔性内凹件过程中，手爪14外扩后，柔性套16即对抓取的柔性内凹件产生一外撑力，其内凹区域侧壁外扩形变，此时由柔性内凹件抓取机械手1带着该柔性内凹件移动时，将使后一柔性内凹件自动产生脱离趋势，堆垛柔性内凹件间外扩分离。

进一步地，在外扩分离前，由于柔性内凹件抓取机械手1中的抓手圆顶板18对柔性内凹件的内凹区域底壁进行压抵，将使其内凹区域侧壁向靠近中心顶杆17聚拢，该柔性内凹件内拢变形，与后一柔性内凹件的侧壁产生分离趋势，堆垛柔性内凹件间内拢分离，与外扩分离相配合，形成堆垛柔性内凹件间的一级分离。

具体地，中心顶杆17和抓手圆顶板18对柔性内凹件的内凹区域底壁的压抵，既可在柔性内凹件抓取机械手1进行抓取工作时，对堆垛柔性内凹件产生一压力，压紧堆叠放置的柔性内凹件，使得成排成列堆垛放置架中的各堆垛柔性内凹件能够基本处于同一平面被抓取(即在抓取前先进行成排成列堆垛柔性内凹件的找平)，以确保对成排成列柔性内凹件的良好抓取，避免有些柔性内凹件抓取机械手1还未到达待抓取柔性内凹件中，而有些柔性内凹件抓取机械手1已经位于其中的情况，实现抓取工作的顺畅开展，同时，中心顶杆17和抓手圆顶板18对柔性内凹件的内凹区域底壁的压抵，又可对柔性内凹件抓取机械手1进行抓取工作时，提供一硬性支撑，另外，前一柔性内凹件被压抵后，会因内拢趋势与后一柔性内凹件间产生间隙，从而易于堆叠柔性内凹件间的分离。

进一步地，柔性分离刷3于堆垛放置架2出料口处，拦截刷离被抓取柔性内凹件外侧壁上粘附的其余柔性内凹件，实现堆垛柔性内凹件间的二级分离。

进一步地，对于竖直放置在堆垛放置架2中的堆垛柔性件，由柔性内凹件抓取机械手1逐一向上提升柔性内凹件时，被提升柔性内凹件外侧壁上粘附的其余柔性内凹件将在重力作用下脱离，形成堆垛柔性内凹件间的重力分离。

上述对于堆垛柔性内凹件的多级分离方法的配合，实现了批量堆垛柔性内凹件的逐一抓取和分离，填补了现有堆垛柔性内凹件间不易逐一抓取分离的技术空白，实用性强，应用前景较广。

实施例九

如图2-图8所示，一种根据实施例四至实施例七所述的分离机构的堆垛柔性内凹件拆垛方法，其中堆垛柔性内凹件拆垛方法为：

步骤一、放置于堆垛放置架2上的堆垛柔性内凹件，由堆垛调整模块5调节至抓取工位；

步骤二、夹爪开合气缸模块7控制柔性内凹件抓取机械手1中的手爪14内拢，该过程中，夹爪调整模组4驱动柔性内凹件抓取机械手1向抓取工位处移动，直至中心顶杆17上的抓手圆顶板18压抵于柔性内凹件的内凹区域底壁上，且内拢后的手爪14被置于柔性内凹件的内凹区域；

步骤三、由夹爪开合气缸模块7控制柔性内凹件抓取机械手1的手爪14外扩，抓取柔性内凹件；

步骤四、夹爪调整模组4驱动柔性内凹件抓取机械手1向远离抓取工位方向移动，于堆垛放置架2出料口处，柔性分离刷3将被抓取柔性内凹件外侧壁上粘附的其余柔性内凹件刷离；

步骤五、夹爪开合气缸模块7控制柔性内凹件抓取机械手1将抓取的柔性内凹件放置于其存放治具上，完成堆垛柔性内凹件中一组柔性内凹件的拆垛抓取；

步骤六、重复上述步骤一至步骤五，实现堆垛柔性内凹件中柔性内凹件的逐一拆垛抓取。

具体地，其中的存放治具即为用于放置抓取的柔性内凹件的盛放装置，具体结合柔性内凹件的结构设计。

现采用上述分离机构对堆垛营养钵的抓取分离为例，其拆垛过程如下：

1、将多组堆垛营养钵依次放置于多排多列支撑框21上的立柱22之间；

2、启动堆垛调整模块5工作，使其将各堆垛营养钵调节至抓取工位；

3、启动夹爪开合气缸模块7和夹爪调整模组4工作，由夹爪开合气缸模块7控制滑杆12在支撑座11中滑动，使得手爪14相互内拢，该过程中，夹爪调整模块同时带着整个柔性内凹件抓取机械手1向抓取工位处移动，直至抓手圆顶板18压抵于堆垛营养钵的内底壁上，且内拢后的手爪14位于营养钵内腔；

4、再控制夹爪开合气缸模块7带着滑杆12于支撑座11中反向滑动，使得手爪14外扩，柔性套16向外撑开营养钵的侧壁，实现对营养钵的抓取；

5、之后，由夹爪调整模组4控制柔性内凹件抓取机械手1带着抓取的营养钵远离抓取工位，该过程中，柔性分离刷3会对营养钵外壁上粘附的其余营养钵进行拦截刷离；

6、待步骤5中的夹爪调整模组4将柔性内凹件抓取机械手1移动至营养钵存放治具处时，再使得夹爪开合气缸模块7带着滑杆12于支撑座11中滑动，控制手爪14内拢，将营养钵放置于其存放治具上，完成单组营养钵的抓取分离；

7、重复上述步骤2-步骤6，实现多组堆垛营养钵的同时逐一抓取分离操作。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.柔性内凹件抓取机械手，其特征在于：所述柔性内凹件抓取机械手(1)包括支撑座(11)、滑动穿设于支撑座(11)中的滑杆(12)、连接于滑杆(12)上的随动座(13)、以及沿支撑座(11)周向铰接布设的至少三组手爪(14)，所述手爪(14)由铰接于其上的链接板(15)与随动座(13)铰接，且手爪(14)末端套设柔性套(16)，滑动滑杆(12)以牵引手爪(14)间内拢或外扩，外扩时于柔性套(16)间形成柔性内凹件外撑结构。

2.根据权利要求1所述的柔性内凹件抓取机械手，其特征在于：所述滑杆(12)末端还衔接一中心顶杆(17)。

3.根据权利要求2所述的柔性内凹件抓取机械手，其特征在于：所述中心顶杆(17)远离滑杆(12)的一端设置抓手圆顶板(18)。

4.一种根据权利要求1-3中任意一项所述的柔性内凹件抓取机械手的抓取方法，其特征在于：所述抓取方法为，

S1、于支撑座(11)中滑动滑杆(12)，以内拢手爪(14)；

S2、将柔性内凹件抓取机械手(1)置于柔性内凹件的内凹区域；

S3、反向滑动滑杆(12)，手爪(14)向靠近支撑座(11)方向移动且绕其与支撑座(11)间的铰接点转动外扩，使柔性套(16)与柔性内凹件成曲面接触并将其内凹区域侧壁外撑，在两者间摩擦力的作用下，完成对柔性内凹件的抓取。

5.根据权利要求4所述的抓取方法，其特征在于：还包括步骤，由中心顶杆(17)上的抓手圆顶板(18)，压抵于柔性内凹件的内凹区域底壁上，该动作在步骤S2之后进行。

6.分离机构，其特征在于：所述分离机构包括权利要求1-3中任意一项所述的柔性内凹件抓取机械手(1)。

7.根据权利要求6所述的分离机构，其特征在于：所述分离机构还包括用于放置堆垛柔性内凹件的堆垛放置架(2)、以及设置于堆垛放置架(2)出料口处的柔性分离刷(3)，所述柔性内凹件抓取机械手(1)由堆垛放置架(2)出料口处逐一抓取柔性内凹件，而柔性分离刷(3)则将被抓取柔性内凹件外侧壁上粘附的其余柔性内凹件刷离。

8.一种根据权利要求6-7中任意一项所述的分离机构的堆垛柔性内凹件分离方法，其特征在于：所述堆垛柔性内凹件分离方法为，柔性内凹件抓取机械手(1)抓取柔性内凹件过程中，手爪(14)外扩后，柔性套(16)即对抓取的柔性内凹件产生一外撑力，其内凹区域侧壁外扩形变，此时由柔性内凹件抓取机械手(1)带着该柔性内凹件移动时，将使后一柔性内凹件自动产生脱离趋势，堆垛柔性内凹件间外扩分离。

9.根据权利要求8所述的堆垛柔性内凹件分离方法，其特征在于：在外扩分离前，由于柔性内凹件抓取机械手(1)中的抓手圆顶板(18)对柔性内凹件的内凹区域底壁进行压抵，将使其内凹区域侧壁向靠近中心顶杆(17)聚拢，该柔性内凹件内拢变形，与后一柔性内凹件的侧壁产生分离趋势，堆垛柔性内凹件间内拢分离，与外扩分离相配合，形成堆垛柔性内凹件间的一级分离。

10.根据权利要求8或9所述的堆垛柔性内凹件分离方法，其特征在于：所述柔性分离刷(3)于堆垛放置架(2)出料口处，拦截刷离被抓取柔性内凹件外侧壁上粘附的其余柔性内凹件，实现堆垛柔性内凹件间的二级分离。

Images